「人造元素」是什麼?最早的人造元素有哪些你知道嗎?
(文章來源《院士講科學》,該書由《知識就是力量》雜誌社總策劃,科學普及出版社出版)
學過化學的同學們都知道,在元素周期表上, 我們可以找到一些帶有 「*」 記號的元素。 它們是在自然界中不存在, 只能通過核物理學方法人工製得的元素, 被稱為 「人造元素」 。
今天我們就來了解一下人造元素是從什麼時候開始出現的,並了解一下最早被造出來的人造元素是哪些。
「鍀」元素與「鉕」元素
19世紀,沙皇俄國的化學家德米特里·伊萬諾維奇·門捷列夫在編製元素周期表的時候發現, 在人類已知的元素當中, 有一些需要補完的 「空缺」 元素。 因此, 他不僅為這些元素預留了空間, 而且通過計算預言了它們的性質。在這些元素當中,原子序數為43的 「類錳」 一直困擾著化學界,因為它似乎在自然界當中並不存在。
直到1937年, 美國加州大學伯克利分校的物理學家歐內斯特·勞倫斯, 使用他發明的回旋加速器加速含有一個質子的氘原子核, 去 「轟擊」 42號元素鉬, 才找到了這種元素。由於它是第一個用人工方法製得的元素,因此按希臘文Technetos(人造)命名為「鍀」(Technetium) 。
1939年, 勞倫斯因為發明回旋加速器和製成第一種人造元素的成就, 獲得了諾貝爾物理學獎。
今天我們已經知道, 鍀的所有同位素都是放射性的, 因此, 在漫長的地球歷史當中, 所有的鍀都已經衰變。 而今,人們如果想要得到鍀, 仍然只能通過人工方法製取, 不過技術已經比較成熟。
在鍀之後, 人們又通過核物理學提供的 「轟擊」 思路, 製得了61號元素鉕, 從而補完了鑭系元素。 不過, 後來人們又在自然界中發現了鉕,因此它是否仍然算作人造元素,目前尚存爭議。
西博格和麥克米倫發現「超鈾元素」
更為重要的人造元素成果,是由美國著名化學家格倫·西奧多·西博格和埃德溫·麥克米倫進行的 「超鈾元素」 研究。
我們知道, 在自然界中可以找到的最重的元素,是原子序數為92的鈾。 因此,化學界將原子序數為93的鎿, 以及之後的所有元素, 都稱為 「超鈾元素」 。從1940年開始,西博格總共發現了10種超鈾元素。他也因為人造元素領域的研究工作,與麥克米倫分享了1951年的諾貝爾化學獎。
每一種元素都有自己的特性和用途,人類造出那麼多的人造元素,在未來會有哪些特性和應用呢?讓我們一起期待吧!
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